[發(fā)明專利]一種測量磁致伸縮效應(yīng)的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010975930.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112213671A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王釗勝;吳嘉挺;梁起美
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R33/18
• 分類號: G01R33/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種測量磁致伸縮效應(yīng)的裝置及方法，包括壓電試驗臺、試驗樣品、振動單元、壓電執(zhí)行器、信號發(fā)生器、控制器、信號采集電路、磁場發(fā)生裝置和顯示器，試驗樣品放置在壓電試驗臺上，振動單元位于試驗樣品的上方，振動單元與信號發(fā)生器連接，壓電執(zhí)行器與振動單元連接，控制器分別與壓電執(zhí)行器、信號發(fā)生器和壓電試驗臺連接，信號采集電路與振動單元連接，信號采集電路用于采集振動單元的振幅或相位信息，信號采集電路與控制器連接，磁場發(fā)生裝置用于產(chǎn)生磁場使試驗樣品發(fā)生磁致伸縮，顯示器與控制器連接；本發(fā)明對樣品要求低，可測量包括薄膜和范德瓦爾斯二維材料以及各種剛性不夠強的樣品，不需要樣品具有平整的表面，測量精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁致伸縮測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量磁致伸縮效應(yīng)的裝置及方法。

背景技術(shù)

磁致伸縮效應(yīng)測量是凝聚態(tài)物理研究中一種重要的實驗方法；當(dāng)前進行磁致伸縮測量主要運用電容法，應(yīng)變片法，布拉格光柵法等，但這些方法都要求樣品必須具有足夠的剛性，無法測量很薄的樣品或者比較柔軟的樣品；而當(dāng)前凝聚態(tài)物理研究的重點材料如范德瓦爾斯二維材料和一些薄膜樣品等都不能用這些方法來進行測量。

例如，申請?zhí)枮镃N201110118500.1，申請日為2011年05月09日的中國專利申請公開了磁流變脂磁致伸縮效應(yīng)的光杠桿測量方法及其測量裝置，包括：磁流變脂磁致伸縮微位移驅(qū)動器和基于磁流變脂磁致伸縮應(yīng)變量的光杠桿微位移測量裝置兩部分；所述的磁流變脂磁致伸縮微位移驅(qū)動器由密封螺絲、封裝缸體、磁流變脂、線圈、活塞、伸縮桿六部分構(gòu)成；所述的磁流變脂磁致伸縮微位移驅(qū)動器內(nèi)部充滿磁流變脂；所述的磁流變脂磁致伸縮應(yīng)變量的光杠桿測量裝置由激光發(fā)射系統(tǒng)、平面鏡M1、平面鏡M2、透鏡組放大單元、微位移傳感器（PSD）、信號處理系統(tǒng)六部分構(gòu)成。該申請利用光杠桿微位移進行磁流變脂磁致伸縮效應(yīng)的測量，但是該申請只能對磁流變脂材料進行磁致伸縮效應(yīng)的測量，且利用微位移傳感器進行測量具有較大的誤差，無法對當(dāng)前凝聚態(tài)物理研究的重點材料如范德瓦爾斯二維材料和一些薄膜樣品進行磁致伸縮效應(yīng)的測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的技術(shù)中無法對當(dāng)前凝聚態(tài)物理研究的重點材料如范德瓦爾斯二維材料和一些薄膜樣品進行磁致伸縮效應(yīng)測量的問題；提供一種測量磁致伸縮效應(yīng)的裝置及方法，對樣品要求低，測量精度高。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種測量磁致伸縮效應(yīng)的裝置，包括壓電試驗臺、試驗樣品、振動單元、壓電執(zhí)行器、信號發(fā)生器、控制器、信號采集電路、磁場發(fā)生裝置和顯示器，所述試驗樣品放置在壓電試驗臺上，所述振動單元位于試驗樣品的上方，所述振動單元與信號發(fā)生器連接，所述壓電執(zhí)行器與振動單元連接，所述控制器分別與壓電執(zhí)行器、信號發(fā)生器和壓電試驗臺連接，所述信號采集電路與振動單元連接，所述信號采集電路用于采集振動單元的振幅或相位信息，所述信號采集電路與控制器連接，所述磁場發(fā)生裝置用于產(chǎn)生磁場使試驗樣品發(fā)生磁致伸縮，所述顯示器與控制器連接。利用信號發(fā)生器給振動單元一個交流信號使振動單元進行振動，通過信號采集電路對振動單元輸出的信號振動幅度和相位進行采集，將試驗樣品與振動單元進行接近，振動單元輸出信號的振幅或相位會發(fā)生改變，通過控制器給壓電執(zhí)行器一個電壓信號，使壓電執(zhí)行器處于半伸長狀態(tài)，設(shè)置一個振動單元與試驗樣品相對穩(wěn)定的振幅，通過調(diào)節(jié)輸送給壓電執(zhí)行器的電壓大小，使振動單元輸出信號的振幅或相位鎖定在一個固定位置，施加磁場，試驗樣品發(fā)生磁致伸縮，則控制器輸送給壓電執(zhí)行器的電壓大小相應(yīng)發(fā)生改變，根據(jù)電壓大小與伸縮比例對應(yīng)關(guān)系可以得到磁致伸縮的大小，可以用來進行包括薄膜和范德瓦爾斯二維材料在內(nèi)的各種材料的磁致伸縮效應(yīng)測量，對樣品要求低，測量精度高。